Surfaces de conversion (R&T CNES)

Groupe thématique : PEPS
Responsable scientifique : Nicolas André
Responsable technique : Andrei Fedorov

Site ?

La proposition de R&T financée par le CNES consiste en la mise au point d’un système de détection d’atomes neutres basé sur l’utilisation de surfaces de conversion et la détection d’électrons secondaires émis lors de l’interaction des neutres avec la surface. Traditionnellement la détection d’atomes neutres se base sur la détection des neutres réfléchis et des ions négatifs secondaires émis lors de l’interaction. Les rendements des surfaces de conversion neutres/ions sont cependant très faibles (> 1-5%) surtout à basse-énergie (< 1 keV). Le système de détection proposé permettra d’augmenter de manière significative la sensibilité des instruments utilisant des surfaces de conversion. Le principe de détection proposé est applicable à des imageurs à Atomes Energétiques Neutres et également à des spectromètres de masse ionique.

Objectifs

L’objet de cette action est d’étudier la faisabilité d’un nouveau système de détection susceptible d’accroître la sensibilité de ce type d’instrument. L’intégration dans un prototype instrumental simplifié représentatif d’un instrument complet (analyseur électrostatique avec chambre à temps de vol) n’est pas étudiée dans le cadre de cette étude. Ce développement est envisagé par la suite en fonction des résultats.

Description de l’expérience

Le dispositif de test utilisé est le suivant:

Il consiste en les sous-systèmes suivants:

  • Collimateur à l’entrée du dispositif pour focaliser les neutres et/ou les ions avec différents angles d’incidence sur la surface de conversion à tester;
  • Surface de conversion avec son support et son système de réchauffement permettant d’éviter la présence d’humidité sur la surface de conversion;
  • Un système de détection avec une galette à micro-canaux en chevron et son électronique associée permettant de détecter les électrons secondaires issus de l’interactions neutres/ions incidents avec la surface de conversion et d’obtenir un signal START;
  • Un système de grille parallèle polarisées permettant d’accélérer/ralentir les particules chargées positivement et négativement issues de l’interaction neutres/ions incidents avec la surface de conversion;
  • Un imageur avec une anode à ligne de retard, une galette à micro-canaux, et l’électronique associée permettant de réaliser une cartographie 2D des particules chargées positivement et négativement issues de l’interaction neutres/ions incidents avec la surface de conversion et d’obtenir plusieurs signaux STOP.

L’analyse combinée du système à temps de vol (signaux START et STOP) et de la cartographie 2D sur l’imageur permet de déterminer les propriétés (composition, dispersion en énergie et en angle) des produits de l’interaction neutres/ions incidents avec la surface de conversion, et ainsi de remonter aux propriétés des particules incidentes.

Différentes surfaces de conversion ont été testé avec ce dispositif : graphène, kapton, tungstène

Rechercher